[發(fā)明專利]一種纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的制備方法

在審

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• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106946633A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃愛民;李大玉;胡華宇;張燕娟;楊梅;黃祖強(qiáng);覃宇奔;沈芳;覃杏珍;伍娟;馮振飛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: C05G5/00
• 分類號: C05G5/00;C05G3/00
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11279
• 代理人: 朱志寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)用肥料研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的制備方法。

背景技術(shù)

水溶性肥料(Water Soluble Fertilizer，簡稱WSF)，是一種可以完全溶于水的多元復(fù)合肥料，它能迅速地溶解于水中，更容易被作物吸收，而且其吸收利用率相對較高。水溶肥比一般復(fù)合肥養(yǎng)分含量高，用量相對較少，直接沖施極易造成燒苗傷根、苗小苗弱等現(xiàn)象；由于水溶肥速效性強(qiáng)，難以在土壤中長期存留，少量多次是最重要的施肥原則，符合植物根系不間斷吸收養(yǎng)分的特點(diǎn)，減少一次性大量施肥造成的淋溶損失。因此考慮微囊化進(jìn)行緩控釋放，以實(shí)現(xiàn)較好控制肥料養(yǎng)分的釋放速度，提高化肥利用率，有效防止肥料養(yǎng)分的流失，從而達(dá)到減少施肥次數(shù)，延長肥效期。

尿素是其中一種水溶性氮肥，屬中性速效肥料。尿素在土壤中不殘留任何有害物質(zhì)，長期施用沒有不良影響。畜牧業(yè)可用作反芻動物的飼料。但在造粒中溫度過高會產(chǎn)生少量縮二脲，又稱雙縮脲，對作物有抑制作用。我國規(guī)定肥料用尿素縮二脲含量應(yīng)小于0.5％。縮二脲含量超過1％時，不能做種肥、苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。尿素是有機(jī)態(tài)氮肥，經(jīng)過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前4～8天施用。目前作為農(nóng)用肥，尿素多為直接造粒使用，在高溫下易產(chǎn)生雙縮脲反應(yīng)。因此尿素的緩控釋制劑已經(jīng)成為了肥料界研究領(lǐng)域中新的熱點(diǎn)。

緩/控釋肥料技術(shù)是一種通過控制活性物質(zhì)釋放速率，并延長其作用時間來提高活性物利用率的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于日化、醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)外緩/控釋肥料技術(shù)迅速發(fā)展，緩/控釋肥料也很快引起了各國科研人員的關(guān)注，許多國家都非常重視緩/控釋肥料的發(fā)展。目前制備的緩/控釋肥料多采用以尿素為核心，利用包裹造粒技術(shù)制成含有多種營養(yǎng)元素的顆粒復(fù)合肥。但由于尿素是高水溶性肥料，目前商用的尿素緩/控釋肥料依然存在如性能不理想和難降解等問題。以尿素為研究對象，通過微膠囊技術(shù)來制備新型的尿素緩/控釋肥料，開發(fā)出一種能夠提高氮素利用率、成本低、可生物降解和對環(huán)境友好的功能性肥料的制備工藝，這對尿素利用率的提高以及我國傳統(tǒng)肥料的改進(jìn)具有重要的意義。

微囊化可在貯存或運(yùn)輸過程中減少或防止芯材的揮發(fā)，降低損耗；通過微囊化技術(shù)使芯材的物理和化學(xué)性質(zhì)得以改變，提高產(chǎn)品質(zhì)量和適應(yīng)范圍；防止環(huán)境因素(氧、酸性堿性物質(zhì)的PH值、光熱、水分濕度及其他物質(zhì)等)對芯材的破壞，有效地控制對芯材的釋放速度，在一定時間內(nèi)保持體系中芯材有效含量或濃度，更持久的發(fā)揮微膠囊的功效，最終達(dá)到：避免藥物使用過量，減少不良反應(yīng)；屏蔽芯材的異味；安全性能提升，減少藥物活性組分間的相互反應(yīng)；阻止光誘發(fā)的反應(yīng)發(fā)生，減小氧化變質(zhì)可能性；避免失去其本身的性質(zhì)而導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)，從而達(dá)到保護(hù)芯材的目的。同時原料容易處理、混合均勻、分散性好等特點(diǎn)也是微膠囊化的優(yōu)勢。微囊化的水溶性肥料不僅可以更好的運(yùn)輸儲藏，還可以通過緩釋提高利用率。

國內(nèi)外制備尿素緩釋肥主要是將殼聚糖與肥料結(jié)合起來，但大多是以包膜混合的形式。目前尿素微囊的制備主要以以殼聚糖、明膠、阿拉伯膠等水溶性高分子材料為壁材，采用乳化-化學(xué)交聯(lián)法制備尿素微膠囊。但由于尿素與殼聚糖在溶液中都是帶正電性，形成乳液后會有一部分殼聚糖與尿素分離；此外，加入戊二醛等交聯(lián)劑交聯(lián)引起的微膠囊內(nèi)部截留體積的減少，交聯(lián)劑濃度的增加，交聯(lián)點(diǎn)之間的分子距離減少，這反過來會降低微膠囊內(nèi)部的截留體積，可以容納尿素也就越少，因此，以殼聚糖為壁材制備所得微膠囊載肥率偏低(10-20％)。以明膠和阿拉伯膠為壁材制備的尿素微囊，載肥率大(可達(dá)60-70％)，但由于明膠和阿拉伯膠的溶脹特性，在施肥36-48h左右產(chǎn)生突釋，釋肥率>90％，緩釋效果不佳。

以脂溶性高分子材料為壁材，水溶性化肥為芯材，采用復(fù)聚法制備w/o型微囊，得到的水性溶肥微囊具有載藥量大(60-80％)，緩釋效果好，方便施用及貯存等優(yōu)點(diǎn)。

纖維素脂肪酸酯具有加工溫度低，抗沖擊強(qiáng)度大，非極性溶劑溶解性能優(yōu)良，與疏水性聚合物有很大的相容性，在不需要增塑劑的情況下即能模塑成型的優(yōu)點(diǎn)，而且在自然環(huán)境中具有可生物降解性，因而作為微囊壁材，有著明顯的優(yōu)勢。同時，纖維素脂肪酸酯對土壤有很好的粘附性，以纖維素脂肪酸酯作為壁材，不僅保障了化肥的緩釋效果，還能確保了減少肥料的流失，提高利用效率。